Тема: физиология сенсорных систем.

Занятие 1. Общие свойства анализаторов.

Вопросы для самоподготовки.

1. Значение сенсорных систем. Учение И.П. Павлова об анализаторах. Общие принципы строения анализаторов

2. Функции анализаторов: обнаружение сигналов (Рецепторы Свойства рецепторов)

3. Функции анализаторов: различение сигналов Абсолютные и дифференциальные пороги различения.

4. Функции анализаторов: передача и преобразование сигнала. (Проводниковый отдел анализаторов. Специфическая и неспецифическая афферентная системы. Участие подкорковых образований в проведении и переработке афферентных возбуждений. )

5. Кодирование информации в анализаторе

6. Функции анализаторов: детектирование сигнала и опознание образа (Корковый отдел анализаторов (И.П. Павлов). Процессы высшего коркового анализа афферентных возбуждений. Взаимосвязь анализаторов.)

Базовая информация

Организм и окружающая его среда представляют собой единство, поэтому в определение организма должна входить и среда, влияющая на него. Эта мысль И. М. Сеченова все более раскрывается и наполняется глубоким содержанием с каждым новым этапом развития физиологии, с каждой новой ступенью нашего познания процессов взаимодействия организма и среды. Именно правильное восприятие изменений внешней среды обеспечивает формирование адекватной ответной реакции организма, обеспечивающей его выживание. Поэтому организм должен постоянно получать информацию, как об изменениях внешней среды, так и о состоянии внутренних органов, обеспечивающих адекватное реагирование на эти изменения. Такая ситуация неизбежно приводит к развитию у животных организмов специализированных систем восприятия позволяющих им вести активный образ жизни. Активность выражается в движении, деятельности, поведенческих реакциях, обеспечивающих не только приспособление организма к условиям среды.

Это не просто «уравновешивание», т. е. не просто пассивные приспособительные реакции, возникающие с целью компенсировать влияние среды. Поведение организма активно. Оно нередко направлено на преодоление среды, что достигается иногда ценой значительных нарушений гомеостаза. Организм осуществляет активную разведку, поиск в целях изучения иной среды обитания, перехода к новым условиям существования и т. д. Такая деятельность необходима для накопления жизненного опыта, повышения жизнестойкости вида, улучшения возможности выживания.

У человека подобные формы поведения достигли наивысшего развития. Они проявляются в трудовой деятельности, цель которой – изменить окружающую среду и приспособить ее к своим потребностям. Его деятельность протекает в условиях не только природной, но и социальной среды – в человеческом обществе.

Человеку необходимы постоянное получение информации о состоянии и изменениях внешней среды, переработка этой информации и на основе ее составление планов и программ предстоящей деятельности.

Правильное отражение в нашем сознании реально существующего мира является результатом совместной работы высокоорганизованной материи мозга и органов чувств, воспринимающих раздражения окружающей среды.

Познание окружающего мира всегда начинается с ощущения, которое позволяет распознать отдельные свойства и качества предметов. Однако в мире нет обособленных, изолированных свойств и качеств. Ими наделены определенные предметы и явления. Вследствие этого на базе ощущения формируется восприятие, которое дает возможность познать предмет или явление в целом, в единстве всех его свойств. На базе ощущений и восприятий возникает и развивается представление. Представление расширяет возможности познания человеком окружающего мира. Оно позволяет представить образ предметов и явлений материального мира, в прошлом воздействовавших на органы чувств человека.

Однако ощущения, восприятия и представления отражают только внешние стороны и связи отдельных предметов и явлений окружающего мира. Познание сущности явлений, закономерностей процессов осуществляется за счет абстрактного мышления. Абстрактное мышление посредством понятий, суждений и умозаключений позволяет вскрыть сущность явлений, их внутренние связи.

Естественнонаучным обоснованием теории познания является учение И. П. Павлова об анализаторах. И. П. Павлов своими исследованиями показал материальные основы, физиологические механизмы, при помощи которых осуществляется процесс отражения в головном мозге. И. П. Павлов установил, что ширина и глубина отражения человеком материального мира находится в неразрывной связи со свойством нервной системы воспринимать и перерабатывать многочисленную информацию, поступающую из окружающего мира в головной мозг. По И. П. Павлову, конкретными физиологическими механизмами, которые осуществляют познавательную деятельность человека, являются анализаторы. Свое учение об анализаторах И. П. Павлов создавал на основе единства центра и периферии. Головной мозг и рецепторы И. П. Павлов рассматривал как единую сложно организованную динамическую систему.

Анализатор - это совокупность трех отделов нервной системы: периферического, проводникового и центрального.

Периферический отдел анализатора представлен различными рецепторами, воспринимающими раздражения окружающей среды. В рецепторах энергия раздражения преобразуется (трансформируется) в энергию нервного импульса.

Проводниковый отдел представлен нервными путями, проводящими нервные импульсы в центральный отдел анализатора.

Возбуждение, возникшее в каком-либо рецепторе, проводится в высшие отделы центральной нервной системы несколькими путями. Во-первых, через так называемый специфический путь, который включает в себя:

• рецептор;

• первый чувствительный нейрон, расположенный всегда вне центральной нервной системы – в межпозвоночных спинномозговых ганглиях, в полулунном, или Гассеровом, яремном, спиральном и других ганглиях черепномозговых нервов;

• второй нейрон – в спинном, продолговатом или среднем мозге;

• третий нейрон – в зрительных буграх,

• четвертый нейрон – в проекционной зоне данного анализатора коры больших полушарий.

Кроме этого, в среднем, спинном и продолговатом мозге происходит переключение на пути, ведущие в другие отделы головного мозга, в том числе и мозжечок, ретикулярную формацию и т. д. Из ретикулярной же формации возбуждение может направляться по так называемым неспецифическим путям во все отделы коры больших полушарий.

Центральный или мозговой отдел анализатора - это определенные области коры головного мозга. В клетках коры головного мозга нервные импульсы приобретают новые качества. Они являются основой для возникновения ощущения, элементарного психического акта, правильно отражающего окружающую действительность. На основе ощущений возникают более сложные психические акты восприятие, представление и абстрактное мышление.

Общие принципы строения анализаторов. Всем анализаторным системам высших позвоночных животных и человека свойственны следующие основные принципы строения:

1. Многослойность, т. е. наличие нескольких слоев нервных клеток, первый из которых связан с рецепторными элементами, а последний – с нейронами ассоциативных отделов коры полушарий большого мозга. Между собой слои связаны проводящими путями, образованными аксонам их нейронов. Такое построение анализаторов обеспечивает возможность специализации разных слоев по переработке отдельных видов информации, что позволяет организму более быстро реагировать на простые сигналы, анализируемые уже на промежуточных уровнях. Кроме того, это создает условия для тонкого регулирования этих процессов путем влияний, исходящих из более высоких слоев данной системы и других отделов мозга.

2. Многоканальность анализаторных систем означает наличие в каждом из их слоев множества (от нескольких десятки тысяч до нескольких миллионов) нервных элементов, связанных со множеством элементов следующего слоя, которые в свою очередь посылают нервные импульсы к элементам более высокого уровня. Наличие множества каналов обеспечивает анализаторам большую надежность и тонкость анализа.

3. Наличие, так называемых сенсорных «воронок» - неодинакового числа элементов в соседних слоях. «Воронки» практически всегда расширяющиеся, но могут быть и суживающимися (сетчатка).

Физиологический смысл явления суживающихся воронок сводится к уменьшению количества информации, передаваемой в мозг, а в расширяющихся «воронках» – к обеспечению более дробного и сложного анализа разных признаков сигналов.

4. Дифференциация анализаторов по вертикали и по горизонтали. Дифференциация по вертикали заключается в образовании отделов, состоящих обычно из того или иного числа слоев нервных элементов. Отдел – более крупное морфофункциональное образование, чем слой элементов. Каждый такой отдел (например, обонятельные луковицы, кохлеарные ядра или коленчатые тела) имеет определенную функцию. Различают обычно рецепторный, или периферический, отдел анализаторной системы, один или чаще несколько промежуточных отделов и корковый отдел анализатора.

Дифференциация анализаторных систем по горизонтали заключается в различных свойствах рецепторов, нейронов и связей между ними в пределах каждого из слоев.